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利用核技术查明孟加拉国新的地下水饮用水源

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同位素技术帮助在孟加拉国找到了不含砷且无海水入侵的地下水。(照片来源:原子能机构/孟加拉国原子能委员会)

因含水层污染加剧、海水入侵和砷污染,拥有1.65亿人口的孟加拉国正面临着饮用水资源的严重限制。然而,原子能机构支持的一项使用同位素技术的研究发现了孟加拉国西南部的巴尔古纳县和博杜阿卡利县的深层地下水中不含砷,也并未出现海水入侵,对于一个有两百多万人的地区来说,这意味着这两处深层地下水是个可行的额外饮用水源。

孟加拉国原子能委员会同位素水文学家Nasir Ahmed说,“孟加拉国政府高度重视国内供水,包括减少砷含量和可持续地下水管理”,因此便有了这项研究。“研究期间收集的同位素数据将会用来进一步指导可持续地下水资源管理政策的优化。”

孟加拉国大多数沿海河流的地表水都含盐,地下水是主要的安全饮用水源。然而,这个国家的表层地下水含砷量高,砷是一种存在于当地地质中并与地下水接触的类金属毒物。据世界卫生组织称,用于饮用、食品加工和粮食作物灌溉的受污染的水是砷对公众健康的最大威胁,并且长期摄入饮用水和食品中含有的砷可能导致癌症和皮肤损伤。

在原子能机构的支持下,孟加拉国原子能委员会在2016年到2019年间进行了这项研究,以对该国受砷影响地区的地下水补给(即地表水向近地表地下水移动的水文过程)和该国沿海含水层的盐碱化进行表征。同位素技术(见“科学”)使科学家能够了解水循环的组成部分,帮助他们更好地评估水资源的数量、质量和可持续性。在水循环中,地下水是人们了解最少的组成部分。同位素是可用于估算水资源年龄、脆弱性和可持续性的最直接和最得力的工具。

这项研究的同位素数据揭示了在巴尔古纳县和博杜阿卡利县300米深的含水层里存在着长期高质量的饮用水。

“同位素技术是评价含水层中砷的迁移能力和地下水补给机制的一个宝贵工具,”原子能机构同位素水文学家Umaya Doss Saravana Kumar说。“可持续地下水资源管理需要了解补给过程及其来源和起因,以及地球化学演化。同位素技术对所有这些方面都有所帮助。”

可得的地下水能否满足人类需求取决于其数量、质量和补给速率。要适当评估该资源的可持续性,需掌握有关地下水源头和水龄的信息,尤其是考虑到现有的或已计划的抽水活动。巴尔古纳县和博杜阿卡利县含水层中发现的深层地下水显示无海水入侵或砷,并显示地下水的表观年龄在距今约9800年到31 700年之间,表明存在着补给的古水,而这意味着水流缓慢,含水层的补给可能要花很长一段时间,但受污染和气候条件变化的影响也较小。

“这项同位素研究为描述巴尔古纳县和博杜阿卡利县深层含水层的当前和未来状态提供了科学依据,”Ahmed说。

孟加拉国公共卫生工程部现已在发现含水层无砷污染和高盐分的地方安装了300米深的水井,以向孟加拉国西南部的农村人口供应安全的饮用水。  

科学

在水文学中,若干水中天然存在的放射性同位素如氚(3H)、碳-14(14C)和惰性气体放射性同位素可用来估算地下水的水龄。水样有独特的同位素特征或指纹,可提供关于其来源和历史的线索。  不同深度地表水和地下水的水样采自若干代表性地点,用于包括砷和同位素分析在内的各种水化学分析,其结果可揭示地下水来源、可再生性和补给机制的信息。不同深度地下水样本的砷浓度,加上水文地质学和同位素指纹,可以更好地将地下水流动和地下水砷迁移概念化。

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